永济市湾湾河河道治理工程设计浅析

王肖迪

（山西汾河流域管理有限公司，山西 太原 030002）

1 工程概况

永济市位于山西省西南部，运城盆地西南角。东西宽49 km，南北长43.5 km，总面积1 208 km2。下辖3个街道、7 个镇，人口46.21 万，永济古有通衢大道，西至长安，北达幽燕，黄河水运上溯龙门，下抵三门，“隔秦称塞，临晋名关”的蒲津渡口连接秦晋两地。

湾湾河发源于永济市虞乡镇陶家窑村，流经虞乡、卿头2 个乡镇，在城东办事处孙常村西汇入姚暹渠，属季节性河流。河道全长25 km，控制流域面积254 km2，纵坡5.66‰，河床糙率在0.002 5～0.03 之间。河道内较大支流有王官峪沟道、风柏峪沟道、石佛寺沟道、张家窑沟道。

随着湾湾河两岸村庄经济的高速发展，两岸的农田不断被开垦利用，弃土直接弃于湾湾河内，加之生活垃圾和弃渣均堆积在河道内侧，导致河内淤积严重，河床十分凌乱，河道断面变浅变窄，行洪能力大大下降，直接威胁两岸人民的生命财产安全。河道防洪体系不完善，河流生态环境日趋恶化，制约了河道两岸经济发展，与永济市的总体发展规划极不协调。

为提高沿河两岸的防洪标准，保障人民生命财产安全，改善河道生态环境，确保河道两岸保护对象的防洪安全，完善防洪体系，发挥湾湾河在沿线村庄防洪、防汛等方面的重要作用，对湾湾河河道进行治理。本次工程治理段总长度20.983 km，共涉及20 余村庄，4.58 万人口及0.36 万hm2耕地。

2 工程地质

本区所处大地构造单元为临汾-运城新断陷之运城凹陷与豫皖断块之中条山块隆交汇处，其北侧为稷王山陷隆，南侧为芮城新裂陷。燕山期构造运动形成了本区基本的构造框架，地壳大面积拱起，块隆抬升，新断陷下降，形成断陷盆地，即新生代以来本区地壳运动主要表现为地壳的不均匀升降运动，山区明显上升，盆地相对下降，现地壳处于相对稳定时期。

主河槽呈折线型分布，河道凹岸段在洪水顶冲作用下，岸坡易遭受冲刷破坏。河道两岸沿线分布有村庄、农田，且现状河床局部略高于两岸，存在洪水冲刷问题。

堤防地层岩性为第四系全新统洪冲积Q4pal低液限粉土，据室内土工试验，Q4pal低液限粉土层湿陷系数δs2.0 为0.003，土层具有湿陷性。依据《水利水电工程地质勘察规范》（GB 50487-2008）附录T 和《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB 50025-2018）进行初判，Q4pal土层为非自重湿陷性场地。沿线地层为第四系全新统洪冲积物Q4pal，岩性上部为第四系全新统洪冲积物Q4pal低液限粉土层，下部为卵石混合土层，且同一种地层岩性在不同地段物理力学性质也存在一定差异，存在地基不均匀沉降变形问题。

工程区地震动峰值加速度为0.20 g，地震烈度为Ⅷ度，应进行地基土地震液化评价。依据初步判别条件，全新统洪冲积低液限粉土层，粘粒含量19.9%～23.5%，均＜18%，初判为不液化土；Q4pal卵石混合土层初判为不液化土。治理段地基土不存在地震液化问题。

工程区内块石料、混凝土粗细骨料缺乏，建议外购符合要求的建材。

3 堤防设计

结合河道现状，按10 年一遇防洪标准对堤防进行新建。本次共新建堤防24.627 km，其中浆砌石堤防1.424 km，左岸0.836 km，右岸0.588 km，新建土堤23.203 km，左岸10.541 km，右岸12.662 km。

3.1 土堤设计

根据治导线规划，结合河道现状，本次设计新建土堤23.203 km，其中左岸10.541 km，右岸12.662 km。新建土堤采用梯形断面，土堤顶宽度3.0 m，临水侧边坡比1∶1.5，背水侧边坡比1∶1.5，两侧坡面均撒草籽。堤防填筑时需对基础进行清基处理，清基深度0.5 m。为满足抗洪抢险要求，对堤顶铺设泥结石堤顶路，土堤断面见图1。

图1 土堤断面图

3.2 土堤渗流及渗透稳定分析

3.2.1 土层力学参数选定

工程段土层物理力学指标见表1。

表1 工程段土层物理力学指标采用表

3.2.2 渗流计算成果分析

渗流计算成果见表2，渗流计算等势线图见图2～图3。

表2 渗流稳定计算分析成果表

图2 新建堤防断面稳定渗流期渗流计算图

图3 新建堤防断面水位降落期渗流计算图

3.2.3 堤坡稳定计算分析（1）计算工况及方法

本次设计堤防属5 级堤防，结合本工程具体情况与水位组合，计算工况、计算方法及要求的安全系数见表3。

表3 计算工况、计算方法及要求的安全系数

（2）稳定计算成果分析

边坡稳定计算成果见表4，滑弧稳定计算见表3、图4。

表4 边坡稳定计算结果汇总表

图4 新建堤防断面边坡稳定计算图

3.3 新建浆砌石堤防设计

新建浆砌石堤防结合治导线规划位置，本次设计新建浆砌石堤防1.424 km，新左岸0.836 km，右岸0.588 km，采用重力式浆砌石堤防，设计堤高3.2～4.3 m，采用M10 浆砌石，堤顶宽度0.6m，迎水侧边坡比1∶0.1，背水侧边坡比1∶0.3，堤前设墙趾，墙趾高1.0 m，宽0.8 m，地基埋深1.5 m，堤顶设10 cm 厚C20 素混凝土压顶。浆砌石堤防堤顶每隔2 m 设排水管，排水管背水侧设反滤体包裹，排水管数量根据堤防高度及堤后埋土深度确定；每隔10 m 设沉降缝一道，沉降缝内采用高密度聚乙烯泡沫板填充，水泥砂浆勾缝。浆砌石堤防断面详见图5。

图5 浆砌石堤防断面图

3.4 重力式浆砌石挡土墙稳定计算

本次计算选取高4.3 m 重力式浆砌石堤防计算危险断面。根据堤防工程特性表中参数，按照《堤防工程设计规范》（GB 50286-2013）要求，对重力式挡土墙进行稳定计算。挡土墙稳定性计算针对不同墙高和埋深最不利情况验算，稳定计算结果见表5。

表5 挡土墙稳定计算结果表

以上结果显示，最不利情况下挡土墙的抗滑、抗倾、地基应力均满足要求。

4 附属工程

4.1 防护工程

本次治理段防护工程根据治导线及现状地形对河道凹岸处采用贴坡式格网石笼进行防护，左、右两岸共15 处，全长0.686 km，其中左岸0.353 km，右岸0.333 km。贴坡式格网石笼防护适用于岸坡冲刷破坏较小的河段：格网石笼沿坡面进行铺设，布设高度为设计洪水位以上0.5 m，斜铺坡度比1∶1.5；坡脚沿现状地面横铺格网石笼，横铺长度根据不同防护河段冲刷深度的不同分别铺设；斜坡段石笼底部铺设砂卵石垫层，垫层厚度20 cm；砂卵石垫层底部铺设反滤土工布。格网石笼规格根据格网石笼布置长度分别采用5.0 m×1.0 m×0.5 m。具体设计见图6。

图6 土堤凹岸格网石笼防护断面图

4.2 滩槽整治工程

现状湾湾河河道河槽较窄，局部河段河槽被耕地侵占，无河槽，本次治理工程对河道进行拓宽，长度12.999 km，其中左岸9.588 km，右岸3.411 km，设计坡比1∶1.5。

4.3 道路工程

4.3.1 堤顶路工程

堤顶道路修建的主要作用为防汛抢险，治理后，治理段堤防全线贯通，形成贯通的防汛抢险道路，满足日常河道维护管理以及防洪抢险的需要。本次对新建土堤采用泥结石道路，道路宽度3 m，厚度20 cm。路基平整后要严格夯实，使其压实度≥91%。具体设计见图7。

图7 堤顶路设计图

4.3.2 上堤道路工程

结合现状河岸堤防上堤道路情况，本次治理共新建上堤道路57 处。上坝道路坡比为1：10，堤防临、背水侧均需设置。上坝道路回填土应严格夯实，使其压实度≥91%。具体设计见图8。

图8 上堤道路设计图

4.4 机耕桥工程

本次拆除及新建机耕桥38 座，为平板桥，单跨跨径15 m，桥宽4.5 m，桥面高程与新建堤防堤顶齐平，桥台为M10 浆砌石砌筑。

5 结语

湾湾河河道的主要任务是行洪，本工程通过对河道清障疏浚、河堤修建，防洪标准满足设计洪峰流量15 m3/s 的要求，发挥了保护沿岸村庄人民生命财产安全的重要作用。每年可节省汛期防洪抢险投入的大量人力、物力和财力，大大提高了保护区内的防洪标准，对加快村庄建设，促进地区经济快速发展起到了积极的推动作用。